Savvaļas ugunsgrēku dūmu un dienasgaismas spektrs: kā svaigs pret Novecojuši dūmi laika gaitā maina gaismu (un kā to kompensēt)

Savvaļas ugunsgrēka dūmu un dienasgaismas spektrs: kā svaigi un novecojuši dūmi laika gaitā maina gaismu (un kā to kompensēt)

Dienā, kad ir kūlas ugunsgrēks, tu ej ārā. Tās ir oranžas debesis. Pat pusdienlaikā gaisma šķiet saulriets. Tur lielākā daļa cilvēku apstājas. Bet šī oranžā gaisma ir dārga, ja izmantojat saules paneļus, fotografējat iztikai vai audzējat augus telpās.

Dūmu izraisītā dienasgaismas maiņa nav vienīgā problēma. Problēma ir tāda, ka dienasgaismu pastāvīgi izmaina dūmi. Svaigu dūmu ietekme atšķiras no diennakti{2}}veco dūmu ietekmes. Turklāt tas nav apspriests lielākajā daļā rakstu.

Šajā rokasgrāmatā ir paveiktas trīs lietas:

parāda svaigu dūmu ietekmi uz gaismas spektru, izmantojot faktiskos skaitļus.

izskaidro, kāpēc dūmu absorbētās zilās gaismas daudzums laika gaitā mainās.

piedāvā soli{0}}pa-apgaismojuma plānu, lai jūs varētu kompensēt

Sāksim ar to, ko jūs faktiski varat redzēt.

1. Pirmkārt, kā dienasgaismu ietekmē jauni ugunsgrēka dūmi?

1.1. Tieša ietekme: oranžā/sarkanā gaisma paliek, zilā gaisma ir bloķēta

Saules gaismai ir līdzsvarots visu redzamo viļņu garumu maisījums pusdienlaikā zem skaidrām debesīm. Šis līdzsvars krasi mainās uz oranžu un sarkanu, kad ir daudz dūmu.
Kāpēc? Tā kā īsus viļņu garumus (zilu un violetu) dūmu daļiņas izkliedē un absorbē daudz biežāk nekā garos viļņus (oranžā un sarkanā). Zilās gaismas noņemšana liek debesīm izskatīties oranžas, nevis tāpēc, ka dūmi ir oranži.

Jūtos kā vēlā pēcpusdienā, kad izkāpjat ārā miglainā dienā. Krāsas ir pieklusinātas. Baltajiem ir dzintara izskats. Tas ir tiešais rezultāts.

1.2. Faktiskie dati: svaigu dūmu spektrometra mērījumi (3440 K, SPD maiņa)

Uzliksim dažus skaitļus.
Pārnēsājams spektrometrs tika izmantots, lai atklātu dienasgaismu pusdienlaikā 2020. gada septembra savvaļas ugunsgrēkos Portlendā, Oregonas štatā. Tipiskā pusdienlaika temperatūra ir no 5500 līdz 6500 K. Tas nokritās līdz 3440K, kad bija daudz dūmu.

Violetā, zilā un pat daži zaļie viļņu garumi skaidri norādīja uz spektrālās jaudas sadalījuma (SPD) samazināšanos. Gaisma virzījās virzienā uz580 nm, spilgti dzintara nokrāsa.

Numurs 3440K nav nepieciešams, lai jūs atcerētos. Vienkārši paturiet prātā, ka ievērojamu daļu zilās un zaļās krāsas izvada svaigi dūmi. Tas, kas paliek, ir dzintars, sakarsēts un ar zemu augu enerģiju.

1.3. Reilija izkliede: paskaidrojums, kāpēc pelēkie dūmi rada dzintara gaismu

Pelēkas daļiņas uz oglekļa{0}} bāzes veido dūmus. Tātad, kāpēc dzintara gaisma var nākt no pelēkiem dūmiem?
Reilija izkliede. Garāki viļņu garumi (sarkans) izkliedē mazāk nekā īsāki viļņu garumi (zils). Zilā gaisma tiek izkliedēta visos virzienos, kad saules gaisma pārvietojas caur blīvu dūmu daļiņu slāni. Daļa no tā nekad nenokļūst jūsu saules paneļos vai acu ābolos. Lielākā daļa gaismas, kas iet cauri, ir oranža un sarkana.

Dūmi darbojas kā masīvs zils{0}}bloķējošs filtrs, kas novietots pāri debesīm, tā sakot. Tas nav oranžs filtrs. Zils ir tikko likvidēts.

Tomēr tikai krāsas izmaiņas var izskaidrot ar Rayleigh izkliedi. Zilās gaismas absorbcijas apjoms ar to nav izskaidrojams. Lai to izdarītu, mums ir jāpārbauda dūmu ķīmija.

2. Neatbildētais jautājums: kāpēc dūmi absorbē tik daudz zilās gaismas?

2.1. Iepazīstieties ar dominējošo absorbētāju, "tumši brūno oglekli" (d-BrC)

Dūmu daļiņas atšķiras viena no otras. Daži no tiem ir sodrēji vai melns ogleklis. Daļu no tiem veido organiskais ogleklis. Un galvenais dūmu lielās zilās gaismas absorbcijas cēlonis ir īpaša veida organiskais ogleklis, kas pazīstams kā tumši brūnais ogleklis (d-BrC).
Atšķirībā no parastā brūnā oglekļa, d-BrC ir izturīgs pret fotobalināšanu un nešķīst ūdenī. Tas turpina absorbēt gaismu, paliekot atmosfērā. Saskaņā ar 2023. gada pētījumu, kas publicēts Nature Geoscience, d-BrC ir dominējošais īsviļņu absorbētājs savvaļas ugunsgrēku dūmos ASV rietumos.

2.2. Izmērīts: 3/4 zilās gaismas absorbcijas nodrošina d-BrC

Grūti skaitļi no tā paša pētījuma:

Trīs-ceturtdaļas no īsas redzamās gaismas absorbcijas (no zilas līdz zaļai) tiek attiecinātas uz d-BrC.

Tas ir atbildīgs par 50% no ilgstošas ​​redzamās gaismas (sarkanā) absorbcijas.

Melnais ogleklis nav galvenais zilās gaismas zuduma cēlonis, ko novērojat dūmakainā dienā. Tā izcelsme ir d-BrC. Šīs daļiņas ir ļoti viskozas, mazas un sfēriskas. Zinātniskajā literatūrā tās bieži dēvē par "darvas bumbiņām".

2.3 Darvas bumbas: Dzintara debess mikroskopiskās daļiņas

d-BrC parādās kā apaļas, stiklveida daļiņas, skatoties elektronu mikroskopā. To diametrs svārstās no 140 līdz 200 nanometriem. Tie ne tikai gruzd; tie veidojas augstas -temperatūras liesmu laikā.

Kāpēc būtu jāvelta? darvas bumbiņu spītības dēļ. To izbalināšana prasa kādu laiku. Tie turpina absorbēt zilo gaismu dienām ilgi, paliekot atmosfērā. Šī iemesla dēļ dūmakainas debesis var palikt oranžas ilgu laiku. Bet ne bezgalīgi.

3. Dūmu izmaiņas laika gaitā: ko lielākā daļa rakstu jums nestāsta

3.1. Novecošanās process: -gaismas izkliedēšana (balta) uz gaismu-absorbēšana (brūna)

Svaigu dūmu krāsa ir brūna. Tas sasilda atmosfēru, absorbējot īsviļņu starojumu. Tomēr dūmi nogatavošanās laikā reaģē ar oksidētājiem, piemēram, OH un NO3 radikāļiem. Ķīmiskais sastāvs mainās. Daļiņas sāk vairāk izkliedēties un mazāk absorbēt.
Dūmi, kas ir vecāki, kļūst balti. Gaiss ar to netiek tik ļoti sasildīts. Gaisma ir izkliedēta visos virzienos. Gaismai, kas sasniedz zemi, tas ir svarīgi.

3.2. Izmērīts: gaismas absorbcijas samazinājums līdz 46%

Salīdzinot ar svaigiem dūmiem, novecojuši dūmi var samazināt gaismas absorbciju līdz pat 46%, saskaņā ar 2017. gada pētījumu, ko veica Vašingtonas universitātes Sentluisā (publicēts izdevumā Environmental Science & Technology Letters).
Tas ir milzīgs kritums. Pēc dažām dienām tas pats dūmu slānis, kas padarīja jūsu pusdienlaika debesis oranžas, ļaus iziet cauri vairāk zilās gaismas.

3.3. Vizuālā laika skala: dienasgaismas spektra evolūcija (0 h → 24 h → 72 h+)

Pamatojoties uz lauka mērījumiem un laboratorijas novecošanas pētījumiem, šāds grafiks ir aptuvens:
0–12 stundas (jauni dūmi): CCT no 3400K līdz 3800K. Zaļie un zilie viļņu garumi ir stipri izslēgti. Šķiet, ka debesis ir oranžas līdz brūnas. Saule bieži ir neredzama.

Agrīna novecošana (12–24 stundas): CCT palielinās līdz 4000–4500 K. Atgriežas nedaudz zila gaisma. Debesis kļūst dzeltenīgas, nevis oranžas.

24–72 stundas (pārejas periods): CCT no 4500 000 līdz 5000 000. Zilā gaisma joprojām kļūst labāka. Debesis izskatās neskaidri baltas ar dzeltenu nokrāsu.

CCT tuvojas 5000–5500 K pēc 72 stundām (novecojuši dūmi). Lai gan spektrs ir tuvāk normālam, izkliede joprojām var izraisīt kopējās intensitātes samazināšanos.

Laikapstākļi, ugunsgrēka veids un dūmu blīvums ietekmē šo grafiku. Tomēr virziens vienmēr ir viens: veci dūmi ir vairāk izkliedēti un balti, bet svaigi dūmi ir oranžāki.

4. Šīs laika skalas nozīme jūsu ikdienas dzīvē

4.1. Audzētājiem un istabas augiem:PPFDAtveseļošanās un krituma līkne

Kompaktai attīstībai un stomatāla kontrolei augiem nepieciešama zila gaisma. Svaigu dūmu klātbūtnē zilā gaisma var samazināties par 60–70%. PPFD jeb fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums bieži samazinās par 30–50%.
Komerciālajiem audzētājiem tas nozīmē ražas samazināšanos, stiepšanos un lēnāku izaugsmi. Labā ziņa ir tā, ka PPFD atjaunojas dūmu vecumā. Tomēr ir vajadzīgs laiks, lai viss atgrieztos normālā stāvoklī. Pirmo 48 stundu laikā jums katru dienu jāveic papildu apgaismojuma korekcijas.

4.2. Baltā balansa murgs, kas fotogrāfiem mainās katru dienu

Kameras automātiskais baltā balanss ir atkarīgs no gaismas avota, kas atrodas tuvu D65 vai dienasgaismai. Kad parādās jauni dūmi, kamera pārlabo pie 3440 K. Attēli izskatās pārāk vēsi, dažreiz pat purpursarkani.
Vēl sliktāk, krāsu temperatūra mainās katru dienu. Līdz pulksten 14:00 pielāgotais baltā balanss, kas tika iestatīts pulksten 10:00, var būt nepareizs. Izmantojiet pelēko karti, ja fotografējat ārā dūmu incidenta laikā. Ik pēc dažām stundām pārbaudiet baltā balansu. Alternatīvi mainiet uz manuālo Kelvina vērtību un veiciet pielāgojumus, kad dūmi nobriest.

4.3. Saules paneļu īpašniekiem: izlaides zuduma ikdienas izmaiņas

Tiešo normālo izstarojumu (DNI) ievērojami samazina svaigi dūmi. Izkliedētā gaisma no jūsu paneļiem joprojām rada zināmu jaudu, lai gan kopējā jauda var samazināties par 20–40%.

Izkliedētā gaisma pastiprinās, dūmiem nobriestot, un kļūst izkliedētāka. Tomēr, līdz spalviņa pazūd, kopējais starojums paliek zem vidējā. Sekojiet līdzi saviem ikdienas rezultātiem. Paneļu enerģiska tīrīšana dūmu laikā nebūs īpaši noderīga. Pagaidiet, līdz dūmi izzūd.

4.4 Visiem pārējiem: novecojošu dūmu ietekme uz miegu, garastāvokli un vizuālo komfortu

Zema zilā gaisma un zema krāsu temperatūra var likt jums justies miegainam un mazāk nomodā. Tā nav radošums. Diennakts ritmus regulē zilā gaisma. Jūsu ķermenis var redzēt krēslu, ja visu dienu pavadīsit 3400 K gaismā.
Izmantojiet 5000K apgaismojumu dienas laikā, lai kompensētu darbu telpās. To novērtēs arī tavas acis. Lasot dzintara gaismā, acis ātrāk saspringst.

5. Kā to kompensēt: uz laiku{1}}atkarīgs apgaismojuma plāns

5.1. Vispārējā ideja: atkārtoti ieviesiet trūkstošo atbilstoši vecumam

Debesis šķiet siltas, tāpēc nepievienojiet tikai siltu gaismu. Tas saasina problēmu. Atkārtoti ieviesiet zilo un zaļo viļņu garumu, kas likvidēja dūmus.

Kompensācijai jāatbilst dūmu stadijai. Svaigiem dūmiem ir nepieciešama visspēcīgākā rektifikācija. Vecāki dūmi prasa mazāk.

5.2 1. posms: svaigi dūmi (0–24 stundas): zils papildinājums +5000–6500 000 augsta CRI

CCT: no 5000 līdz 6500 tūkst

CRI: > 90

Zilā piedeva: ja audzējat augus, pievienojiet papildu 450 nm.

Kāpēc? Svaigi dūmi samazina zilo gaismu par vairāk nekā 50%. Lai atjaunotu krāsu atveidi un nodrošinātu augiem atbilstošu zilu krāsu, ir nepieciešams augsts CCT un augsts CRI.

5.3. 2. posms: pagaidu dūmi (24–72 stundas):Pilns spektrsCCT: 4000 000 līdz 5000 000

Tips: LED ar pilnu spektru

Spektrs sāk uzlaboties. Smagas zilas piedevas vairs nav nepieciešamas. Parasti derēs pienācīga pilna-spektra gaisma 4000–5000 K apgabalā.

5.4. 3. posms: novecojuši dūmi (72 h+): 3500 K–4500 K, vienmērīgums CCT: 3500–4500 t

Prioritāte: vienmērīgs pārklājums, nevis maksimālā intensitāte

Spektrs šajā brīdī ir gandrīz tipisks. Tomēr gaisma joprojām ir vairāk izkliedēta nekā parasti. Pārliecinieties, ka jūsu darba vieta ir vienmērīgi apgaismota ar mākslīgo apgaismojumu.

5.5. Ko nedrīkst darīt: lietošana"Silts balts" (2700 K)vien pasliktinās situāciju.

Visbiežāk sastopamā kļūda ir šī. Mēģinot "pieskaņot" oranžajām debesīm, cilvēki dodas pēc siltas baltas gaismas. Tas padara šo problēmu divreiz nopietnāku. Silti balto spuldžu (2700K) zilā krāsa jau ir zema. Jūsu zilās gaismas līmenis samazinās vēl vairāk, ja to apvienojat ar dūmakainu dienu.
Izmantojiet gaismas ar augstu CCT un augstu CRI. Nemēģiniet saskaņot debesis. Izlīdziniet to.

6. Ne visas atmosfēras dūmakas ir vienādas: dūmi salīdzinājumā ar citiem

Dūmi ir unikāli, jo tie ķīmiski noveco. Migla un mākoņi to nedara.

7. Kā sekot līdzi gaismas kvalitātei, kad parādās dūmi

7.1. Vizuālie norādījumi: ko redzēt debesīs katrā posmā

Svaigas: oranžas līdz brūnas debesis, neredzama saule
Pārejas periods: zelta debesis, gandrīz neredzama saule

Vecums: baltas debesis, miglaina, bet manāma saule

Vizuālās norādes ir grūti interpretējamas. Vienkārši izmantojiet tos, lai ātri uzminētu.

7.2. Zemi-Tehniskie resursi: CCT aprēķinu lietotnes viedtālruņiem

CCT var aprēķināt no tālruņa kameras, izmantojot tādas lietotnes kā Colorimeter vai LightSpectrum Pro. Lai gan tie nav laboratorijas{1}}klases, ar tiem pietiek, lai noteiktu, vai esat pie 3500 K vai 5000 K.

7.3. Ekspertu instrumenti: portatīvie spektrometri

Investēt rokas spektrometrā ir lietderīgi, ja pārvaldāt komerciālu augšanu vai fotostudiju. Jūs varat iegūt CCT, CRI un pilnu SPD ar vienu mērījumu. Jūs varēsiet noteikt precīzu dūmu stadiju.

FAQ

Sazināties
Kevins Rao

E-pasts:bwzm12@benweilighting.com

Tālrunis/Whatsapp:+8619972563753